JPS61161088A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、明度の異なる複数の部品の検査に用いて好適
な画像処理装置に関するものである。

〔発明の背景〕

従来において１部品などの物体を画像処理によって検査
する装置として、例えば第７図に示すように構成したも
のがある。すなわち、ベルトコンベアー等の搬送体１上
に移動してくる被検査装置２が撮像装置（ＩＴＶ）３の
視野内に入り、リミットスイッチ４が働くと、ＩＴＶ３
から得られる映像信号をＡＤ変換器５０．２値化回路５
１．ラベリング回路５２、ＲＡＭ５３とから成る画像処
理装置５が取込み、２値化、ラベリング、面積計算等の
処理を行い、その結果を、上位計算機（ＣＰＵ）６に送
り、上位計算機６に被検査装置２の認識および検査等を
行なわせるものである。なお、７は２値化された映像信
号またはラベル化された画像を表示するモニタである。

ところが、１つのＩＴＶ３にて得られる情報量があまり
にも多いため、処理時間が極めて長くなるとともに、Ｗ
成が大規模になり、さらに物体の判別が困難になる場合
が多々生じていた。

例えば、ＩＶＴ３から得られる情報は１フレームの画素
を［縦２５６ドツト、横２５６ドツトノとした場合、合
計で６４Ｋｄａｔとなり、さらに１ドツトに対して白レ
ベルを２５６　（１０進表示）。

黒レベルをＯとする８　ｂｉｔの信号で階調表示すると
、１フレームの画像に対して６４にバイトのメモリ容量
がＲＡＭ５３に必要となる。したがって。

当然にその処理時間も長くなる。

そこで、パターンマツチング、面積計算、変化点検出等
の処理によって高速化が計られるとともに、対象物体と
他の部分および雑音等の不要部分にマスクをかけ、情報
量の減少を図る方法が採用されている。

マスクの設定方法として、特開昭５４−１４３１９３号
に記載されているように、画像センサ入力そのものまた
は対象物体以外のすべてにマスクをかける方法や、ラベ
リング処理をしない機能を持たせてマスクをかける方法
が提案されている。

ところが、前者の方法では、マスクパターンが一定の形
状に固定されているため、被検査物が傾きを持っている
場合には認識が不可能になるという問題点があった。し
たがって、位置センサとして高精度のものが要求されて
いた。

一方、後者の方法では、被検査装置がＩＴＶ３の視野の
一定位置にくるように制御し、かつ第８図（ａ）に示す
ように部品の明度の異なる複数の部品を識別する場合、
各部品毎にマスクを設定し、かつ２値化の際のしきい値
を変えなければならないため、非常に時間がかかるとい
う問題点があった。また、対象部品に対して焦点を合わ
せ、クローズアップさせるか、その部分だけマスクをか
けず他をマスクする方法をとっているため、焦点の調整
やマスキング処理に時間がかかるという問題点があった
。さらに、マスクパターンの形状も対象物に近いものか
方形のものであったため、第８図の（ｂ）のようにコネ
クタＣＮが正しく接続されているかどうかを判別する場
合に、コネクタＣＮの片方が外れて傾いている場合等は
、マスクパターンの外にコネクタＣＮの画像の一辺がは
みだし、接続状態を正しく判別できないという問題点が
あった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、複数の明度の異なる物体を高速に識別
することができる画像処理装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、例えば被検査装置内の部品を第１図（ａ）に
示すように、明度が低いグループと高いグループにグル
ーピングし、明度が低い（または高い）グループに存在
する部品の中心から当該部品の最大長を半径とする円形
の部分はマスクをかけず、他の部分は全てマスクをかけ
、マスクをかけない部分のみについてラベリングを行な
い、対象物体である部品を識別するようにしたものであ
る。

円形マスク、すなわち円形ウィンドウにするのは、部品
が傾向いて取付いている場合でも認識可能にするためで
ある。

このようにすることにより、対象部品付近のみのラベリ
ング処理だけですみ、かつラベリングされた結果が対象
部品付近の数に限定され少なくなるために、以後の識別
処理時間が大幅に短縮される。また、明度毎にグルービ
ングされているので。

１回のラベリングによって同一明度の複数の部品を認識
できるようになり、高速化を図ることができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

第２図は本発明の一実施例を示すブロック図であり、画
像処理装置１０の画像アドレスコントローラ２３は、水
平同期信号を外部のＩＴＶ（図示せず）に送る。すると
、ＩＴＶは画像アドレスコントローラ２３より送られて
くる水平垂直同期信号に同期して被検査装置（図示せず
）を映し、ビデオ信号を画像処理装置１０に送る。

画像処理装置１０では、入力されたビデオ信号が画像ア
ドレスコントローラ２３から出力される水平同期信号に
同期して動＜Ａ／Ｄ変換器２０により２５６階調のディ
ジタル映像信号（黒＝０→白＝２５５）に変換される。

このディジタル映像信号はアドレスコントローラ２３か
ら水平同期信号に同期して出力されるアドレス信号に従
って多値メモリ２１に記憶される。

多値メモリ２１に記憶されたディジタル映像信号はＣＰ
ＵＩＩによりセレクタ２２にセットされたしきい値を基
準として、このしきい値より大きいか小さいかに分離さ
れ、２値のディジタル映像信号に変換される。

例えば、しきい値を１００とすると２５６階調（８ｂｉ
ｔ）のディジタル映像信号は、０〜１００までを黒レベ
ルのｒＯＪとし、１０１〜２５５を白レベルの「１」と
する２値化号に変換される。

この２値のディジタル映像信号（以下、２値化号）は、
画像アドレスコントローラ２３から発生されるアドレス
信号により２値メモリ２４に記憶される。

２値メモリ２４に記憶された２値化号は、ＣＰｕ１１に
よってマスクメモリ２５に書き込まれたマスクｂｉｔデ
ータにより、不要部分（不要ｂｉｔ　）がマスクされた
後、ラベリング処理部２７により４隣接、６隣接等にラ
ベリングされ、ラベリングメモリ２８に記憶される。

最後に、ラベリングメモリ２８の内容がＣＰＵ１１で読
み出され、線分化、面積計算１重心計算等の処理が行な
われ、物体の識別が行なわれる。

第３図に全体の処理の概要をフローチャートで示してい
る。

第３図において、外部ＩＴＶより入力した原画により、
被検査装置の位置ずれを計算する（ステップＡ）、これ
は次のようにして計算する。すなわち、被検査装置の外
枠等の基準点の明度を内部部品と大きく変えておき（例
えば、白くしておき）、Ａ／Ｄ変換器２０によりディジ
タル化された値が「２４１〜２５５」程度になるように
しておく。そして、セレクタ２２のしきい値をｒ２４０
Ｊにしておく。すると、被検査装置の原画信号が２値化
された後は、基準点のみが白レベルとなり、他は黒レベ
ルとなる。したがって、この状態でラベリングを行なえ
ば、基準点だけにラベル値が付され、認識平面上のどの
座標に基準点が存在するかを判別することができる。そ
こで、このようにして原画より求めた基準点とＣＰＵｌ
１内に記憶している基準点の位置の差により、被検査装
置の位置すれと傾きを計算して一時記憶しておく。

次に、マスクメモリ２５の全アドレスにマスクｂｉｔを
セットし、原画全体をマスキングする（ステップＢ）。

そして、被検査装置内の部品を明度毎にグループ分けし
、そのグループ毎に基準点から距離と基準線との角度１
部品の最大炎を記憶したテーブルの内容を参照し、先に
求めた被検査装置の位置ずれおよび傾きにより、中心点
を補正して部品の最大炎を直径とした円形部分のマスク
ｂｉｔを解除して円形ウィンドウを設定する（ステップ
Ｃ）。

次に、各グループ毎に記憶している明度を基準に、しき
い値をセットし、円形ウィンドウを設定した部分の多階
調信号のみを２値化した後、ラベリング処理を行う（ス
テップＤ）、この場合、照明、周囲の明度により多階調
信号値は変化するため、あらかじめ記憶しておいた明度
と少しずれることがある。このような場合には、部品の
輪郭が明確となる原画を得るため明度を基準としてしき
い値を変化させればよい。

この時のラベリング処理は、基準点の補正を生かすため
原画より行なわず、前の処理で取り込んで記憶している
多値メモリ２１の内容を画像アドレスコントローラ２３
のアドレス信号に従って読み出し、セレクタ２２に部品
グループの明度を基準としてセットしたしきい値により
２値化を行いラベリング処理を行う、その結果、対象部
品の位置にのみ円形ウィンドウがあり、他の部分はマス
りされているので、マスクされている部分はラベル付を
行なわずウィンドウ部分のみラベル付けされることにな
る。

このように円形ウィンドウ処理することにより、ラベル
数そのものが１／１０程度になり、ＣＰＵＩＩの処理デ
ータが１／１０程度まで減少し、この分だけ高速処理が
可能となる。

ラベリングされた結果はラベルメモリ２８に記憶された
後、ＣＰＵＩＩによって読出され、各部品の面積、角の
位置、物体の数、基準線との傾き。

部品中心との位置ずれ等が認識され、ＣＰＵ１１内に記
憶している正常取付状態のデータと比較され、各部品が
正常に取り付けているかどうかが判定され、その結果が
印字または表示される（ステップＥ）。

一方１部品グループテーブルの最終アドレスにはデータ
ＥＮＤがセットされている。このデータＥＮＤが読出さ
れると、全グループ（全部品）の検査が終了し、逆に読
出し未了ならばテーブルアドレスが更新して原画全体の
マスキング処理に戻る。

次に、基準点の位置ずれ計算と、円形ウィンドウのセッ
ト処理の詳細について説明する。まず。

第４図により基準点の位置すれと傾きを計算する処理フ
ローを説明する。

基準点の位置ずれを計算する際に、被検査装置の枠等に
基準点′Ｏとに″を予め設定し、この基準点に内部部品
と明度の異なるマークを付けておく０例えば、白レベル
のマークを付けておき、被検査装置を黒い背景の中にお
き、照明は影を生じないように正面より当てる。そして
、この状態で被検査装置がＩＴＶの視野内にはいった時
、原画を取込み、ラベリングを行う。

この時のしきい値は、基準点の明度を基準に設定してお
き、ラベリングは全画面マスク無しの状態で行うが、基
準点の変化幅が限定できるシステムであれば、基準点の
変化幅以外の部分をマスキングすればより明確に基準点
を求めることができる。

ラベリング処理が終了したならばそのラベリング結果を
ラベルメモリ２８から読出し基準点Ｏ′。

Ｋ’　（７）ＸＹ座標（Ｘ’　Ｏ，Ｙ’　Ｏ）、（Ｘ’
　Ｋ。

Ｙ″Ｋ）を求める（ステップＡｌ０）。

次にＣＰＵＩＩ内に記憶している基準点０′のＸＹ座標
（ＸＯ，ＹＯ）と比較し、基準点Ｏ′の位置ずれを下記
式により計算し、その結果を座標変換テーブルに記憶す
る。

ＡＸ＝Ｘ’　０−ＸＯ，Δｙ＝ｙ’　ｏ−ｙ。

次にＣＰＵＩＩ内に記憶している基準点間の距離に１と
原画ラベリングにより求めた基準点０″。

Ｋ’　（７）座ＩＩ　（Ｘ’　　Ｏ，Ｙ’　　Ｏ）、（
Ｘ’　Ｋ。

Ｙ’　Ｋ）とにより下記式によって基準点０’　、に’
の傾きθを求め、得られた結果を座標変換テーブルＴＢ
Ｉに記憶する。

Ｙ’　Ｋ−Ｙ’　０＝ＫＩＸＳＩＮ＆ ＣＰＵＩＩ内に記憶している基準線が原画の水平走査線
と一致していない時、すなわち、第４図（ｂ）に示すよ
うに基準点ＯとＫのＹ座標が同じ（ＹＯ，、＝ＹＫ）で
ない時は、ＹＫ−ＹＯ＝ＫＩＸＳＩＮθ・θＯより基準
線の傾きを求め、上記で求めたθを補正しくθ′＝θ−
θＯ）座標変換テーブルＴＢＩに記憶する。この座標変
換テーブルＴＢＩの値により１次に説明する円形ウィン
ドウの中心点を補正する。

このように位置補正と傾きの補正処理により、被検査装
置全体が第５図（ａ）に示すように傾き、かつ位置がず
れている場合でも円形ウィンドウの中心点が第５図（ｂ
）に示すように補正され、正常な姿勢の場合と同様な認
識平面で識別されるようになる。

次に、第６図により円形ウィンドウの設定方法について
説明する。

まず、被検査装置内の部品をその配置場所と明度により
複数のグループに分割し１部品データテーブルのアドレ
スとグループの基準となる明度を第６図（ｂ）に示す部
品グループテーブルＴＢ２に設定しておく、そして１円
形ウィンドウを設定するに際し、部品グループ単位のデ
ータを部品グループテーブルＴＢ２より読出す（ステッ
プｃｉｏ）。

次に、上記のデータの中の部品データトップアドレスを
インディクスとしてグループ別に設けられた部品テーブ
ル（第６図ｃ）ＴＢ３から部品の中心と基準点Ｏとの距
離ＲＣ１基準、ｉ！Ｏ−にとの角度α、ウィンドウの半
径Ｒの各データを読出す（ステップＣ２０）。

次に、これらのデータに基づき円形ウィンドウの中心位
置のＸＹ座標を計算する（ステップＣ３０）、このとき
、第４図の処理で求めた補正値を含めて下記式により計
算する。

Ｘ　Ｃ＝　ＲＣＸ　ＣＯＳ　（ａ　＋　１３　）　＋　
ＡＸＹＣ＝ＲＣＸＳＩＮ　（α＋θ）＋ΔＹそして、こ
の中心位置のｘｙｍｍと半径Ｒのデータに基づき半径Ｒ
の円形部分のマスクを解除し、第６図（Ｑ）に示すよう
な円形ウィンドウをセットする（ステップＣ４０）。

部品グループテーブルＴＢ２の終りにはデータＥＮＤが
セットされているので、これが読出されれば円形ウィン
ドウの設定処理を終了し、そうでなければテーブルＴＢ
２のアドレスを更新してステップＣ２０の処理へ戻る。

なお、基準点は、被検査装置をＩＴＶ画面の水平線に平
行に近い状態に設定して２値化のしきい値を種々に変化
させてラベリングした結果、そのうち最も識別精度が高
いものが選択されて設定される。

そして、このような最適な状態にある時に得られた多値
メモリ２１の内容をモニタに表示して部品のグルービン
グし、しきい値の設定等を行うことにより、部品グルー
プテーブルの部品テーブルを容易に設定することができ
る。

以上の説明から明らかなように、複数の部品を画像処理
装置にて識別処理する場合、上述した実施例のように部
品を明度別に分割することにより、しきい値の選定幅を
せばめることができ、しきい値の調整が従来の半分以下
になる。また、複数の部品をグループにわけて識別する
ので、従来の１部品毎の識別よりラベリングの回数が少
なくなり高速処理が可能となる。さらに１部品の中心位
置を中心として部品の最大長以上の半径部分の円形ウィ
ンドウを設定することにより１部品が傾向いて取り付け
である場合にも識別することができ。

識別性能を向上することができる。さらにまた、円形ウ
ィンドウ以外をソフトマスクとするため、雑音、不要部
品のラベリングを行わないので識別処理が容易となる。

また、被検査装置の外枠等に設けた基準点を識別し被検
査装置の予定位置とのずれ、傾きを計算し、各部品の中
心点を補正することｌこより、被検査装置は従来は予定
位置に傾きなしで搬送されなければならなかったのに対
し、本実施例ではＩＴＶの視野内にはいれば処理が可能
となり、搬送設備の精度を必要としなくなった。また、
ウィンドウの位置補正において、各部品の中心まわりの
円形ウィンドウとしているため、従来の方形ウィンドウ
に対して補正項目が中心点だけとなり、傾きなしの時と
同じ処理で済み、高速化が計れる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明によれば。

明度の異なる複数の物体を高速に識別することができ、
しかも部品自体に傾きがあっても正確に識別することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のマスク処理の概要を説明するため対象
物体画像図、第２図は本発明の一実施例を示すブロック
図、第３図は画像処理全体のフローチャート、第４図は
位置ずれと傾き補正のための処理を示すフローチャート
、第５図は位置すれと傾き補正をした後の円形ウィンド
ウの位を示す図、第６図は円形ウィンドウの設定処理を
示すフローチャート、第７図は従来装置の一例を示すブ
ロック図、第８図は従来装置におけるマスク処理を説明
するための画像図である。 １０・・・画像処理装置、１１・・・ＣＰＵ、２０・・
・ＡＤ変換器、２１・・・多値メモリ、２２・・・セレ
クタ、２３・・・画像アドレスコントローラ、２４・・
・上値メモリ、２５・・・マスクメモリ、２６・・・ラ
ベル付エンコーダ、２７・・・ラベリング処理部、２８
・・・ラベリングメモリ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、撮像装置から得た被写体の映像信号を多階調のデイ
   ジタル映像信号に変換するＡＤ変換器と、このＡＤ変換
   器の出力映像信号を記憶するメモリと、このメモリに記
   憶されたデイジタル映像信号を所定のしきい値を基準と
   して２値化する２値化回路と、２値化されたデイジタル
   映像信号に基づき被写体の画像をラベリングする手段と
   を備えた画像処理装置において、被写体の画像をラベリ
   ングする際のマスクパターンに記憶するマスクメモリと
   、このマスクメモリに記憶されたマスクパターンに従つ
   て２値化されたデイジタル映像信号に基づき被写体の画
   像をラベリングするエンコーダとを備え、前記２値化回
   路におけるしきい値を明度別に変えて２値化されたデイ
   ジタル映像信号を明度別にグループ化して前記エンコー
   ダに供給するように構成し、前記マスクパターンは被写
   体の特定明度部分を中心としてその最大長以上を半径を
   する円形部分を除いて他の部分をマスクするように設定
   したことを特徴とする画像処理装置。 ２、マスクパターンは、被写体の位置ずれおよび傾斜に
   応じて内容が補正されたものである特許請求の範囲第１
   項記載の画像処理装置。